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刀具补偿在数控加工中的应用
摘要：在上世纪早期的数控加工中，编程人员根据刀具的理论路线和实际路线的相对关系来进行编程，容易产生错误。刀具补偿的概念出现以后，在数控加工中发挥了巨大的作用，有效提高了编程的工作效率。数控加工中常用的两种补偿是刀具半径补偿和刀具长度补偿，这两种补偿为我们解决了加工中因刀具形状而产生的问题。
关键词：数控加工；半径补偿；长度补偿
一、刀具半径补偿
刀具半径补偿的概念。因为有了刀具半径补偿，我们在编程时可以不要考虑太多刀具的直径大小。以铣刀铣削外轮廓为例，在没有使用半径补偿时，编程人员必须依次算出刀具中心各点的坐标，然后才能进行编程。当刀具直径发生变化时，各点的坐标必然也会发生变化，程序中的坐标点需重新进行计算，这样使得每一次刀具变化都要重新计算重新编程，大大增加了编程工作量。同样的情况如果使用了刀具半径补偿，编程人员不必计算刀具的实际中心轨迹，只需根据工件的轮廓计算出图纸上各点的坐标值然后编出程序，再把刀具半径作为补偿量放在半径补偿寄存器里。数控装置能自动计算出刀具中心轨迹，不管刀具半径如何变化，我们只需更改刀具半径补偿值，就可以控制工件外形尺寸的大小，对上述程序基本不用作修改。
刀具半径补偿的指令。刀具半径补偿是通过指令G
41、G42来执行的，基本格式为G41/G42 G00/G01 X_ Y_ H_；其中H为补偿量代码。补偿有两个方向：当沿着刀具切削方向看，刀具在工件轮廓的左侧是刀具半径左补偿用G41，反之则是刀具半径右补偿用G42。取消补偿用G40；刀具半径补偿的应用。在应用
、G42进行半径补偿时，应特别注意使补偿有效的刀具移动方向与坐标。刀具半径补偿的起刀位置很重要，如果使用不当刀具所加工的路径容易出错，将会影响加工的零件形状。正确的走刀应该是在刀具没有切削工件之前让半径补偿有效，然后再进行正常的切削。同样的道理在取消刀具半径补偿时，也应该是在切削完毕离开工件之后。
二、刀具长度补偿
刀具长度补偿的概念。数控铣床上刀具长度补偿只是和Z坐标有关，对于X、Y平面内的编程零点，由于刀具是由主轴锥孔定位决定，因此X、Y平面内的编程零点位置是固定不变的。对于Z坐标的编程零点就不一样了。在铣床上应用的每一把刀具长度都是不同的，例如，我们要钻一个深度为40mm的孔，然后将其进行攻丝，攻丝深度设为30mm，加工刀具假设为一把长为250mm的钻头和一把长为350mm的丝锥。首先用钻头钻削出40mm深的孔，机床以其为基准设定了相应的工件零点，当采用丝锥攻丝时，如果按照设定的工件零点开始加工，则由于两把刀具长度不同，从而使得攻丝过长，损坏了刀具和工件。此时如果采用刀具长度补偿，那么当工件零点设定之后，即使丝锥和钻头长度不同，在调用丝锥工作时，零点Z坐标已经自动向Z+（或Z-）补偿了丝锥与钻头的长度差，保证了加工零点的正确，这样就不会损坏刀具和工件了。
刀具长度补偿的指令。刀具长度补偿一般通过含有G43（G44）和H指令来实现的，格式为指令格式为G43 G01 Z_H_；或G44 G01 Z_H_。其中G43表示刀具长度正补偿，即把编程的Z值加上H代码指定的偏值寄存器中预设的数值后作为CNC实际执行的Z坐标移动值，也就是说实际执行的Z坐标值为Z\'=Z_+(H_)；而G44则正好相反，实际执行的Z坐标值为Z\'=Z_-(H_)。其中H
可设正值或负值，我们可以将这两个指令通过H的正负值设定进行统一，即只用G43和G44其中之一。加工结束后要取消刀具长度补偿，用指令G49实现；刀具长度补偿的应用：(1)用刀具的实际长度作为刀具长度的补偿（推荐使用这种方式）。使用刀具的实际长度作为补偿就是使用对刀仪测量刀具的长度，然后把测量出来的数值输入到刀具长度补偿寄存器中，作为刀具长度补偿。以避免加工不同的工件时不断地修改刀具长度偏置值，减少由此产生的操作失误。（2）以其中一把较长的刀作为标准刀具，，这个标准刀具的长度补偿值为0，其余刀具实际长度与标准刀具长度的差值作为这些刀具的长度补偿数值，输入到其所采用的H代码地址内。（3）利用每把刀具到工件坐标系原点的距离作为各把刀的刀长补偿，该值一般为负；此时用于设定工件坐标系偏置的G54的Z值为0。以上是在数控加工中常用的两种补偿方式，它给我们的编程和加工带来很大的方便。
参考文献：
[1]王志平.机床数控技术应用[M].高等教育出版社，2003.
[2]叶伯生，戴永清.数控加工编程与操作[M].华中科技大学出版社，2005.
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